حصلت على الوقت؟ سمير ميشرا / شترستوك
أي شخص سافر عبر مناطق زمنية متعددة وعانى اختلاف التوقيت سوف نفهم مدى قوة لدينا الساعات البيولوجية هي. في الواقع ، تتمتع كل خلية في جسم الإنسان بساعة جزيئية خاصة بها ، وهي قادرة على توليد ارتفاع يومي وانخفاض في عدد البروتينات العديدة التي ينتجها الجسم على مدار دورة 24 ساعة. يحتوي المخ على ساعة رئيسية تحافظ على تزامن بقية الجسم إشارات ضوئية من عيون للحفاظ على الوقت في البيئة.
تحتوي النباتات على إيقاعات الساعة البيولوجية المماثلة التي تساعدها في معرفة الوقت من اليوم ، وإعداد النباتات لعملية التمثيل الضوئي قبل الفجر ، تشغيل آليات الحماية من الحرارة قبل الجزء الأكثر سخونة من اليوم ، وإنتاج رحيق عندما من المرجح أن يزور الملقحات. ومثلما هو الحال في البشر ، يبدو أن لكل خلية في النبات ساعة خاصة بها.
تعتمد عيوننا وعقلنا على ضوء الشمس لتنسيق النشاط في الجسم وفقًا للوقت من اليوم. Yomogi1 / شترستوك
ولكن على عكس البشر ، لا تملك النباتات عقلًا للحفاظ على تزامن ساعاتها. فكيف تنسق النباتات إيقاعاتها الخلوية؟ لنا بحث جديد يوضح أن جميع الخلايا في النبات تنسق جزئياً من خلال شيء يسمى التنظيم الذاتي المحلي. هذا هو فعال الخلايا النباتية التواصل توقيتها مع الخلايا المجاورة ، بطريقة مماثلة لكيفية مدارس الأسماك و قطعان الطيور تنسيق تحركاتهم من خلال التفاعل مع جيرانهم.
البحث السابق وجدت أن وقت الساعة يختلف في أجزاء مختلفة من النبات. يمكن اكتشاف هذه الاختلافات عن طريق قياس توقيت القمم اليومية في إنتاج بروتين الساعة في مختلف الأعضاء. تولد بروتينات الساعة هذه ذبذبات ساعة 24 في العمليات البيولوجية.
على سبيل المثال ، تقوم بروتينات الساعة بتنشيط إنتاج بروتينات أخرى مسؤولة عن التمثيل الضوئي في الأوراق قبل الفجر مباشرة. قررنا فحص الساعة عبر جميع الأجهزة الرئيسية للنبات لمساعدتنا في فهم كيفية تنسيق النباتات توقيتها للحفاظ على تناغم النبات بالكامل.
ما الذي يجعل النباتات علامة
وجدنا أنه في tress tress (نبات الأرابيدوبسيس thaliana) الشتلات ، وعدد من البروتينات ساعة الذروة في أوقات مختلفة في كل عضو. تستقبل الأجهزة ، مثل الأوراق والجذور والسيقان ، إشارات مختلفة من بيئتها الصغرى المحلية ، مثل الضوء ودرجة الحرارة ، وتستخدم هذه المعلومات لتعيين وتيرتها بشكل مستقل.
إذا كانت الإيقاعات في مختلف الأعضاء غير متزامنة ، فهل تعاني النباتات من نوع من التأخير الداخلي؟ في حين أن الساعات الفردية في مختلف الأجهزة تصل إلى ذروتها في أوقات مختلفة ، فإن هذا لم ينتج عنه فوضى كاملة. والمثير للدهشة أن الخلايا بدأت في تشكيل أنماط موجات مكانية ، حيث تتخلف الخلايا المجاورة بمرور الوقت عن بعضها البعض. يشبه إلى حد ما الملعب أو الموجة "المكسيكية" من عشاق الرياضة الذين يقفون وراء الأشخاص الموجودين بجوارهم لإنشاء حركة تشبه الموجة من خلال الحشد.
تتواصل الخلايا النباتية بين جيرانها لتنسيق الوقت. جيمس لوك ، المؤلف المقدمة
يوضح عملنا أن هذه الموجات تنشأ عن الاختلافات بين الأعضاء عندما تبدأ الخلايا في التواصل. عندما يبلغ عدد بروتينات الساعة في خلية واحدة الذروة ، تقوم الخلية بإيصالها إلى جيرانها الأبطأ ، الذين يتبعون الرصاص في الخلية الأولى وينتجوا المزيد من بروتينات الساعة أيضًا. هذه الخلايا تفعل الشيء نفسه مع جيرانها ، وهلم جرا. هذه الأنماط يمكن ملاحظتها في مكان آخر في الطبيعة. بعض أنواع اليراع تشكل أنماط الموجة المكانية لأنها مزامنة ومضات بهم مع جيرانهم.
قد تكون عملية صنع القرار المحلي بواسطة الخلايا ، بالإضافة إلى الإشارة بينها ، هي الطريقة التي تتخذ بها النباتات القرارات دون عقل. يسمح للخلايا في أجزاء مختلفة من النبات باتخاذ قرارات مختلفة حول كيفية النمو. يمكن للخلايا الموجودة في الملف الجذر والجذر تحسين النمو بشكل منفصل وفقًا لظروفها المحلية. يمكن أن ينحني تبادل لاطلاق النار نحو حيث لا يتم إعاقة الضوء ويمكن للجذور أن تنمو باتجاه الماء أو التربة الغنية بالمواد المغذية. يمكن أن تسمح أيضا النباتات ل البقاء على قيد الحياة فقدان الأعضاء من خلال الضرر أو أن تؤكل من قبل الحيوانات العاشبة.
قد يفسر هذا كيف تكون النباتات قادرة على تكييف نموها وتطورها باستمرار لمواكبة التغيرات في بيئتها ، والتي يطلق عليها العلماء "اللدونة". إن فهم كيفية اتخاذ القرارات للقرارات ليس أمرًا مثيرًا للاهتمام فحسب ، بل سيساعد العلماء على استنباط أنواع نباتية جديدة يمكنها الاستجابة لبيئتها المتغيرة بشكل متزايد مع تغير المناخ.
عن المؤلفين
مارك غرينوود ، باحث دكتوراه في البيولوجيا الخلوية ، جامعة كامبريدج وجيمس لوك ، رئيس مجموعة الأبحاث في بيولوجيا النظم ، جامعة كامبريدج
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
جي
